Kategoriarkiv: Fysik

Indlæg om fysik.

Englene i Caribien sørger – 20 år gammel spiritus på en uge

Englene i Caribien synger, de drikker nemlig rom. På grund af varmen og luftfugtigheden fordamper ca. 6 % af rom lagret i tønder årligt. Det kaldes Angel’s share. Ny teknologi kan imidlertid tørlægge englene. På Lost Spirits Distillery har Bryan Davis fundet en metode til at fremme lagringsprocessen betydeligt.

Traditionen med at fadlagre rom går flere hundrede år tilbage. Dengang fragtede man alt i tønder – de var nemme at rulle og stillede man dem op, kunne de stå fast på skibsdækket uden yderligere fortøjning. Da tønderne blev brugt til at fragte alle mulige forskellige varer, brændte man tønderne af indvendigt for at fjerne smag fra tidligere varer, eksempelvis sardiner. Allerede efter 3 måneder til søs, fra Caribien til England, havde man en mere moden, fyldig og knap så besk spiritus. Derfor begyndte man at tilbageholde rommen på fade i Caribien for at presse prisen på produktet op.

Fadlagring – en tofaset proces.
Når spirtus bliver hældt på fade sker der to faser. Den første fase er forholdsvis simpel. Komponenter fra træet bliver ekstraheret og rommen bliver tilført disse nye smagsstoffer. Derefter sker der adskillige kemiske processer mellem disse træekstrakter og destillatets estere.

https://en.wikipedia.org/wiki/Barrel#/media/File:Beam_Rack_House.jpg
Lagring af spiritus

Fadene bliver typisk lavet af egetræ fra amerikanske skove. Træ er som udgangspunkt kemisk stabilt, så det er essentielt at afbrænde indersiden, så træets elementer bliver ustabile og reaktive. Det er brændingen, der gør lignin og hemicellulose ustabil, hvilket medvirker til ekstraktionen af stoffer som carboxylsyrer, træsukker og phenolsyrer.

Trækomponenterne bliver ekstraheret over relativt kort tid, og så går fase to i gang. De forskellige syrer går i forbindelse med alkoholen for at danne estere. Estere er kemiske stoffer, som typisk har kraftig duft og smag. Denne fase tager tid. Nogle af stofferne reagerer hurtigt, mens andre tager adskillige år. Derfor er der stor forskel på spiritus, som er lagret 5 år og spiritus, som er lagret 20 år.

Videnskabeligt gennembrud
Bryan Davis fra Lost Spirits Distillery har gennem flere år analyseret forskellige rom ved hjælp af gaskromatografi og massespektrometri for at finde ud af, hvad der sker, når rom lagrer på egetræsfade. Han har identificeret flere forskellige kemiske reaktioner, som er essentielle for modning af rom.

Den nye viden om rommens modning fik Bryan Davis til at gå i gang med at finde ud af om han kunne opfinde en maskine, som kan gøre rommodningsprocessen hurtigere.  Efter lang tids arbejde kan Bryan Davis nu præsentere Model 1 Aging Reactor.

Copyright: cocktailwonk.com
Model 1 Aging Reactor. Copyright: cocktailwonk.com

Teknologien
Reaktoren virker ved at effektivisere alle de naturlige processer, der foregår ved almindelig fadlagring. Reaktoren benytter sig af tre forskellige faser.

  1. Esterificering af de flygtige syrer, som findes i hvid spiritus.
  2. Ekstraktion af de smagsgivende komponenter fra træet.
  3. Dannelse af lange komplekse estere.

Fase 1:
Esterificering af korte fedtsyrer fremtvinges ved at udsætte destillatet for kraftig lys,fra lysstofrør. Fedtsyrerne bliver produceret under gæringen og fordamper sammen med alkoholen under destillering. Ved afslutningen af denne fase indeholder spiritussen en koncentration af korte, frugtige estere, som er sammenlignelig med moden spiritus. Den er dog langt fra færdig. Spiritussen mangler middel-lange estere, phenoler og aldehyder, som også findes i moden spiritus.

Disse kasser huser alle lysstofrørene. Copyright: cocktailwonk.com
Disse kasser huser alle lysstofrørene. Copyright: cocktailwonk.com

Fase 2:
Under fase 2 tilsættes træspåner, og lyset fra de kraftige lysstofrør nedbryder polymerer i træet. Ved slutningen af denne fase indeholder spiritussen mange af de aldehyder, som 20 år gammel spiritus indeholder. Spiritussen indeholder dog også en del middel-lange syrer, som mildest talt ikke smager særligt godt.

Disse glasrør muliggør lysbehandlingen. Copyright: cocktailwonk.com
Disse glasrør muliggør lysbehandlingen. Copyright: cocktailwonk.com

Fase 3:
I den tredie og sidste fase dannes flere estere ud af de middel-lange syrer, phenolsyrer og phenoler.  Disse estere binder til eksisterende estere og danner lange estere, som findes i spiritus, som har lagret i årtier.

Når spiritussen forlader tredie fase efter omtrent 6 dage, har den næste samme kemiske signatur, som konventionelt lagret spiritus. Den har altså samme molekylære struktur som spiritus, som har lagret i egetræsfade i årtier.

Herunder ses en måling af forskellige flygtige komponenter i henholdsvis kommercielt lagret rom og rom, som har fået en tur i maskinen.

Maskinelagret rom sammenlignes med en traditionelt lagret rom.
Maskinelagret rom sammenlignes med en traditionelt lagret rom. Copyright: Lost Spirits Distillery

De forskellige komponenter, som er fremhævet på figuren er:

  • Metansyreisoamylester (Bananolie)
    Aroma:  Sød banan, frugtig
    Menneskelig detektionstærskel: 2 ppb
  • Oktansyreethylester
    Aroma:  Voks, sødme, ananas, frugtig,
    Menneskelig detektionstærskel:  15 ppb
  • Butansyreethylester
    Aroma:  Ananas, Cognac
    Menneskelig detektionstærskel:  1 ppb
  • 3-methylbutyraldehyd
    Aroma:  Chocolade, fersken, fedmefuld
    Menneskelig detektionstærskel:  1 ppb
  • Propansyreethylester
    Aroma:  Sød frugtig rom, grape, ananas
    Menneskelig detektionstærskel:  10 ppb
  • Hexansyreethylester
    Aroma: Sød frugtig ananas, vokset grøn banan
    Menneskelig detektionstærskel:  1 ppb

Tekniske udfordringer
Reaktoren er i stand til at efterligne den kemiske signatur, som rom får efter fadlagring i 15-20 år. Den er desværre begrænset til denne alder. Får spiritussen længere tid i maskinen bliver forholdet mellem de forskellige komponenter skævt i forhold til naturligt modnet spiritus. Derfor er Bryan Davis allerede begyndt at eksperimentere med en fjerde fase, hvor spiritussen får lov til at fordampe gennem nogle membraner.  På den måde skulle han være i stand til at regulere forholdene mellem de forskellige smagsgivere, således at han kan lave spiritus med en endnu ældre smagsprofil.

Copyright: cocktailwonk.com
Copyright: cocktailwonk.com

Denne proces har dog ikke den fordel, at spiritussen ikke fordamper overhovedet. Men andelen af fordampet spiritus er stadig en del lavere en ved naturlig lagring. Måske dette er det kompromis, som Bryan Davis og englene må lave.

En helt anderledes måde at se solformørkelse på

Fik du ikke set fredagens solformørkelse, så går det nok.

Jeg er personligt af den mening, at en solformørkelse kun er rigtig interessant, hvis den er total. Selv hvis solen dækkes med 80% af månen – som den blev i denne uge – vil det menneskelige øje ofte ikke opfatte, at det faktisk bliver mørkere, dels fordi formørkelsen foregår ganske langsomt,  og dels fordi øjets pupil åbner sig og lukker mere lys ind i takt med, at solen forsvinder.

Men elektroniske måleinstrumenter er sværere at snyde, og en ven gjorde mig opmærksom på denne side, som viser Tysklands produktion af solcellestrøm.

Og her ser man tydeligt, hvordan produktionen faldt markant, mens solformørkelsen var i gang i løbet af formiddagen:

Photovoltaics

Du er en ion – og du er på vej på dit livs flyvetur!

En af de store glæder ved at arbejde i et eksperimentelt laboratorium er de mange instrumenter og dimser man får lov at arbejde med. Selvom et instrument jo er et middel og ikke et mål er nogle af dem nu alligevel så fantastiske, at de fortjener omtale. I dag vil jeg viser jer et af mine absolutte yndlingsinstrumenter, nemlig vores Time-of-Flight massespektrometer.

TOF

Et massespektrometer er et apparat som kan skelne forskellige typer af molekyler og på den måde give en beskrivelse af hvilken sammensætning man har i den gas man ønsker at undersøge. Dette kan anvendes til alt fra læksøgning af et vakummkammer til avanceret analyse af kemiske stoffer. I vores lab anvendes i stor stil massespektrometre til at påvise omdannelse af kemiske stoffer under katalytiske reaktioner.

Inspireret af Jonas’ indlæg som viser en film af hvordan solsystemet ser ud set fra en rumsonde fik jeg lyst til at lave det samme visualisering af hvordan en ion oplever sin begivenhedsrige tur gennem et massespektrometer. Desværre har jeg ikke kunne finde sådan en film, så I må i stedet tage til takke med mit ydmyge forsøg på at beskrive turen.

Forestil dig, at du er et molekyle, lad os for nemheds skyld antage, at du er en ædelgas, hvis du føler dig ganske særlig og enestående kunne du forestille dig, at du et et Xenon atom, føler du dig mere gennemsnitlig og almindelig kan du være et Argon atom. Som et neutralt atom bevæger du dig omkring i et relativt kaotisk mønster hvor du konstant flyver fra den ene væg til den anden.

For at fungere må et massespektrometer  operere i et relativt højt vakuum; hvis trykket er for højt vil de enkelte gasmolekyler ramme hinanden, og det bliver umuligt at styre ionerne gennem den relativt komplicerede rute de skal igennem for, at vi kan opnå den ønskede masseseparation. En betingelse for at kunne håndtere gassen på en kontrolleret måde er, at vi kan ionisere den, dette foregår i ioniseringskilden:

Pludselig og uden varsel oplever du, at en elektron rammer dig meget hårdt! Efter at have sundet dig et kort øjeblik oplever du til din skræk at kollisionen har frarøvet dig en af dine elektroner – du er blevet til en ion. I dit nye liv som ion er dit bevægelsesmønster kraftigt forandret idet du opdager, at du nu påvirkes af elektriske kræfter, og lige nu kigger du ned i en lille fordybning med hul i midten – din tur ind i massespektrometret er begyndt! 

acceleration_region

Efter at have ioniseret gassen og ledt den ind i selve massespektrometeret gennem en serie af simple elektrostatiske linser er ionerne nu klar til selve masseseparationen. Der findes flere måde at adskille de forskellige typer af gas, men fra navnet Time-Of-Flight kan man nok hurtigt gætte, at vi i dette apparat baserer os på et princip hvor vi adskiller de enkelte komponenter via deres flyvetid hen over en bestemt afstand.

Langsomt bevæger du dig ned mod hullet og ude på den anden side ser du, at du nu befinder dig i et egentlig ganske fredeligt område hvor du er fanget i en smal gyde med et tæt hønsenet til den ene side og en massiv kobberplade til den anden. Glad og tilfreds driver du langsomt gennem gyden indtil du pludselig overraskes af et kraftigt elektrisk felt som sender dig direkte gennem gitteret (pas på at ramme mellem hullerne, ellers bliver dit liv som ion ikke meget længere!).

Ude på den anden side af gitteret raser du nu af sted med en hastighed på 44km/s (24km/s hvis du er et xenon atom). Men ikke nok med, at du pludselig farer afsted, du befinder dig nu på en meget stejl rampe som uden hvil bliver ved med at forøge din hastighed til svimlende højder. Da du efter meget kort tid når en hastighed på 111km/s (61 for xenon) farer du igennem endnu et tæt vævet net og befinder dig nu i et meget langt rør.  Der sker så mange ting på en gang, at du måske slet ikke bemærker, at du får et lille skub som drejer din bane så du nu flyver en lille smule skævt.

IMG_20110201_154610

Pludselig synes din høje fart ikke længere at være et problem, her er fred og ingen fare og dit nye højhastighedsliv forekommer egentlig at være ganske ubekymret. Forude anes dog problemer; det er som om røret slutter i en lang stejl bakke, og det er ikke godt at vide hvad der er på den anden side… bekymringen skal dog hurtigt vise sig at være ubegrundet for bakken viser sig at være nøje afstemt så du roligt og kontrolleret ruller op indtil du et kort øjeblik ligger stille for derefter at rulle ned igen.

IMG_20110201_154631

På turen ned bemærker du, at bakker i det elektriske felt er ægte gnidningsfri og du rammer derfor bunden af bakken med nøjagtigt samme hastighed som du kom med, og du farer igen med voldsom hastighed ud i røret. Glad og ubekymret fortsætter du turen tilbage, ikke siden du for mere end 15μ-sekunder siden mistede en elektron i en voldsom kollision har du oplevet noget rigtig ubehagelig og da du som atom har en uhyre kort hukommelse er den lille oplevelse for længst glemt.

Nej, livet er trygt og ubekymret på vej gennem det store og rummelig rør. Selv ikke da du i det fjerne aner endnu en bakke finder du grund til bekymring – du har prøvet det før og det plejer at gå fint. Men hov, vent, stop, stands!!!!! Alt, alt for sent indser du, at denne bakke er helt anderledes end sidst, denne gang er møder du ikke en blød bakke, men derimod en bakke så stejl, at du fra din vinkel ikke kan se om det faktisk er en væg. Inden du når at se dig om kolliderer du meget voldsomt med væggen, og faktisk rammer du så hårdt at du trænger mange atomlag ind i vægen – kaos råder og du kæmper for at forstå hvad der er sket men’s atomer og elektroner vælter rundt mellem hinanden rundt om dig.

Det sidste du ser er, at endnu flere af dine elektroner er blevet flået af i kollisionen – du ser dem i det fjerne tordne op ad den samme væg som du lige er ramt ind i og først da kommer du i tanke om, at hvad der er en massiv væg for en type ion er en rutsjebane for andre ioner – det hele handler om fortegn, men det kan være lige meget nu…

Når ionen er kommet sikkert gennem hele flight-tube og har ramt detektoren vil dens flyvetid fortælle os hvor tung den er, forudsat at vi kender geometrien af røret samt hvilke spændinger vi anvender til acceleration af ionerne. Hvis vi sender en lang række ioner ud på samme tur som vores ven og plotter alle flyvetiderne får vi en repræsentation af hvilke elementer som var til stedet i den prøve eller den gasstrøm vi ønsker at analysere. Svaret pa, hvad man så kan bruge sådan en analyse til, må vente til en anden gang, men her kommer i hvert fald et eksempel på hvordan sådan et spektrum kan se ud.

Skriv en kommentar hvis du er nysgerrig efter hvilket stof vi her kigger på:

plot.php

Gemmer du dine data?

…eller opbevarer du dem bare midlertidigt?

Jeg tror de fleste med daglig gang i forskellige grene af eksperimentel videnskab kender til problemet med håndtering af data. Det er som om, det er et punkt, hvor teoretikerne bare er 10.000 år foran os andre. Jeg har aldrig mødt en teoretiker som ikke liiige kan finde den der beregning af båndgapet i silicumdioxid eller den oversigt over smeltepunkter af 4000 legeringer han lavede sidste år. Det forekommer også, at astronomer har utroligt velorganiserede databaser over alt mellem (bogstavlig talt) himmel og jord. Vi eksperimentalister derimod…  data har det med at være spredt ud over en hærskare af forskellige mapper, computere og netværksdrev i en pærevælling hvor ambitionsniveauet normalt rækker til at forsøge at holde et overblik længe nok til at artiklen kan skrives hvorefter data typisk diffunderer rundt til et punkt hvor de reelt er umulige at finde igen.

Sådan er det også i vores lab, eller rettere, sådan var det i vores lab. For snart en del år siden var vi nogle stykker som tænkte, at det kunne da ikke være så svært at få lidt organisering på den lille sag. Men det viser sig ret hurtigt, at der er gode grunde til, at det netop er i de eksperimentelle laboratorier, at kaos råder; mængden af forskellige dimser, apparater, filformater, billedformater og spektroskopidata er ganske overvældende og det viser sig derfor at være et betydeligt stort projekt at organisere det hele. Faktisk har det udviklet sig til et efterhånden større software projekt som vi løbende har holdt opdateret under det mundrette navn PyExpLabSys hvor vi vedligeholder drivere og filformat-parsere til et stadigt større antal apparater. Alt dette har en lang række fordele, som vi kan gemme til en anden god gang, men bare fordelene omkring datahåndtering har enormt potentiale. Faktisk så meget, at det har vist sig at kunne publiseres.

Og hvad er det så man får ud af at kunne kommunikere med sine dimser med eget software i stedet for det program eller filformat, man normalt har brugt. Svaret er, at det giver fantastiske muligheder for at organisere data på tværs af formater og datatyper. Hvis jeg eksempelvis gerne vil kende trykket i et af vores vakuumkamre, er oplysningen kun et klik væk, og bare fordi jeg kan, har jeg for demonstrationens skyld lige plottet vandflowet gennem kammerets røntgenkanon på den anden akse:

stm_pressure_and_flow

Disse oplysninger er ofte utroligt nyttige i forbindelse med fejlfinding eller ved simpel koordinering og vedligehold af en eksperimentel opstilling. Afstanden fra en graf som denne og til at opstille et simpelt alarmsystem som sender emails eller sms’er hvis parametre falder uden for fastsatte rammer er meget kort, og det er derfor en simpel sag altid at vide, at ens opstilling er sund og rask.

Vi har nu adgang til alt fra STM-billeder og XPS-spektre til værdier for tryk og temperatur af kølevand og central forsyning af Argon.  Princippet kan udvides til stort set enhver faggruppe, eksempelvis kunne det jo være rart at kende temperaturen af sin 80 graders fryser gennem de sidste par år – både for at kunne dokumentere at ens prøver er uskadte, og for at kunne fange potentielle problemer i opløbet. Hvis effektforbruget af en fryser gennem nogle uger stiger stødt kunne det jo være en god anledning til at få den serviceret inden den faktisk gik i stykker. Udvid selv til dit eget fag.

Hele projektet er open source og vi håber meget at andre laboratorier og grupper kunne få lyst til at være med i projektet. Jo flere der deltagere jo flere instrumenter kan vi inkludere.

I et senere blogindlæg vil jeg vise hvordan systemet ikke kun kan bruges til at holde styr på helbredsdata for udstyr men også i meget høj grad kan bidrage til både at kunne organisere, visualisere og sammenligne rigtige eksperimentelle data. I mellemtiden kan man kigge lidt på denne kurve over temperatur og tryk af kølevandet i vores bygning.  Blå  kurve er kølevand på vej frem fra varmeveksleren, rød kurve er på vej tilbage. Sort kurve viser trykket af kølevandet.

Quiz: hvorfor er der en invers korrelation mellem trykket og temperaturen af vandet?

kølevand

Med Lysets Hast Gennem Solsystemet

Lys er hurtigt, meget hurtigt. Hvert sekund bevæger en foton sig 299.792.458 meter, en ufattelig afstand.

Men universet er jo også ret stort, så hvordan ville man opleve det, hvis man ville kigge ud af bagruden på et rumskib, der fjerner sig fra solen med lysets hast?

Det prøver den efterfølgnde video at vise.

Riding Light from Alphonse Swinehart on Vimeo.

Det skal nok lige siges at filmen udelukkende illustrerer hvor lang tid det tager at komme gennem det indre solsystem. Hvis man virkeligt ville kigge ud af vinduerne på et rumskib tæt på lysets hast, ville universet se ret mærkeligt ud på grund af relativistiske effekter: Lys forfra vil være blåforskudt, lys bagfra rødforskudt og begge dele vil kun kunne ses i en plet lige foran eller bagved skibet, resten er mørk.

I videoens beskrivelse siger han I øvrigt ikke noget om rumskibe, men bekriver det som en fotons oplevelser fra den forlader solen. Her er det faktiske billede endda endnu mere mærkeligt – en foton mærker slet ikke tidens gang…

Planetary Boundaries –  Klimaforandringer er ikke planetens største problem

Klimaforandringerne har efterhånden vundet indpas i de fleste menneskers forståelse, men klimaforandringerne er kun én af de effekter, der er forbundet med vores tilstedeværelse og vores omsætning af de ressourcer vi har til rådighed. Mennesket er nu blevet en naturkraft i sig selv, og vores tidsalder kaldes af mange for Anthropocen, menneskets tidsalder.

Vores indflydelse på Jorden handler altså ikke kun om overforbrug af fossile brændstoffer, men at det påvirker mange globale processer og kan i mange tilfælde måles direkte. Hvis vi stresser dette system og ændrer for meget på processerne, risikerer vi at nå et punkt hvor planeten tippes ud af ligevægt, et såkaldt tipping point, og forandringerne bliver varige.

En ny artikel i Science peger på ni processer der er vitale for at opretholde en stabil planet, og undersøger hvor meget vi kan ændre på det globale system inden vi når et tipping point. Konceptet kaldes ’Planetary boundaries’, Planetens grænser, og viser hvordan vi på flere andre områder presser de globale systemer der er grundlag for liv, eller i hvert fald vores civilisation, på Jorden. Planetary boundary ideen er relativ simpel, og bygger på ideen om at jorden er et lukket, men meget komplekst system, og at alle processer i dette system påvirker hinanden.

Pointen er at det ikke kun er klimaet der har et problem. De ni forskellige processer som er undersøgt i denne artikel, er beviseligt er blevet ændret af menneskelig indflydelse: klimaet, ozonlaget, havets forsuring, kemiske cyklusser, ferskvand, landskabet, biosfæren, aerosoler i atmosfæren, samt en kategori der kaldes nye enheder. Den sidste kategori dækker over nye menneskeskabte substanser som fx CFC-gasser og mikropartikler, der er uhyre praktiske for os, men som ikke før har eksisteret på jorden, og som vi ikke rigtigt hvad der sker med når de bliver sluppet fri. Forskerne bag denne artikel mener, at vi bliver nødt til at se på hele systemet i stedet for kun delelementerne som ozonlaget eller klimaforandringer.

F3.large
http://www.sciencemag.org/content/early/2015/01/14/science.1259855/F3.large.jpg

 

Ideen med denne artikel er at den skal hjælpe os til at bestemme ”the safe operating space”, en sikker operationszone, altså hvor meget vi kan presse og påvirke disse processer, før det går ud over planetens evne til at genvinde balancen. Der bliver opstillet tre niveauer til at bestemme hvorvidt vi er ved at overskride denne sikre zone, og hvis vi bevæger os ud over den sikre zone, vides det ikke hvad konsekvenserne er. Desuden, er nogle af processerne ikke engang mulige at måle endnu. Zonerne er ment som en advarsel så vi kan nå at reagere i tide til at rette op på problemet, som vi faktisk nåede det i 80’erne ved at forbyde CFC gasser, før de gjorde uoprettelig skade på ozonlaget.

Det kommer nok ikke bag på nogen at vi overskrider grænsen for den sikre operationszone, for CO2 i atmosfæren, som er lagt fast på 350 ppm (vi er pt omkring 400 ppm). Det som mange nok vil finde overraskende er, at vi er i endnu større problemer med de massive ændringer vi forsager i de kemiske processer i naturen (fx fosfor og kvælstof der bliver ledt væk fra landjorden og ud i havet af landbruget), og den vilde tilbagegang i biodiversitet, også kaldet den 6. masseuddøen (den 5. var den meteor der gjorde kål på dinosaurerne).

Både det nuværende tab af biodiversitet og udledningen af næringsstoffer ligger begge i den røde højrisiko-zone, dér hvor der beviseligt sker ændringer af systemet. Men også de ændringer vi forsager i landskabet, dvs. urbanisering, skovfældning og landbrug, er rykket ind i den forhøjede risiko-zone, hvor vi forringer vores miljø og økosystemer og dermed risikerer permanent nedsættelse af vores livskvalitet og vores civilisations grundlag.

Det er altså ikke nok kun at koncentrere sig om klimakrisen. Vi skal i gang med at navigere og rette ind på langt flere punkter, hvis vi ikke skal nå dertil hvor vi ikke kan redde den hjem. Forskerne mener dog stadig er der er tid til at reagere og vende udviklingen som historien har vist er mulig.

Partikelterapi i Danmark: Nu sker der for alvor noget

Jeg har tidligere på bloggen skrevet meget om den mangeårige politiske proces for at få partikelterapi til Danmark, men nu sker der for alvor noget.

I dag klokken 12 blev de indsendte bud fra de tre firmaer, der er tilbage i indkøbsprocessen, åbnet.

Jeg har selv glæden af at sidde med i indkøbsudvalget og kan af åbenlyse årsager ikke afsløre nogen detaljer, men det forventes at vinderen kan annonceres umiddelbart efter årsskiftet.

Aarhus Universitetshospital skriver i dag i en pressemeddelelse:

“Det er tre stærke, internationale firmaer, der har afleveret deres bud i dag. Vi kender deres teknologi gennem den intensive dialog vi har haft med dem hen over sommeren. Vi køber en partikelaccelerator til Aarhus, der kan sikre kræftbehandling af meget høj kvalitet og samtidig fungere som teknologisk platform for DCPT’s visioner for den fortsatte udvikling af partikelterapi”, siger Cai Grau, professor på Onkologisk Afdeling på Aarhus Universitetshospital.

Den første patient vil efter planen blive behandlet med partikelterapi om 3-4 år.

Læs mere på AUH.dk.

Rosetta missionen er afgørende for menneskehedens skæbne!

Nej selvfølgeligt er den ikke virkeligt det, men det er lidt det budskab man får når man ser ESA’s ualmindeligt blærede science-fiction reklamefilm “Ambition”.

Rosetta missionen får nok næppe en helt så stor betydning i fremtidens historiebøger som de lægger op til her, men en ting er sikkert: Den er allerede nu en helt fantastisk bedrift.

At sende en sonde ud på en bane rundt omkring i vores solsystem så den i sidste ende møder og går i kredsløb omkring en komet er nærmest latterligt svært. Selv hvis selve landingen på kometen om to uger skulle gå galt så er jeg sikker på at den data der allerede nu bliver samlet af Rosettas videnskablige instrumenter kommer til at udvide vores viden om solsystemet og dens opståen en hel del.

Mens vi venter på analysen så kan vi jo allerede nu glæde os over alle de nye fantastiske højtopløsende landskabsbilleder fra en komet i fuld fart på vej gennem solsystemet

Photo: ESA/Rosetta

Sludder sælger – Når penge betyder mere end fakta

Så er den gal igen. På videnskab.dk kunne man d. 22. august læse, at en knogle fra en alien er fundet på Mars. Det lyder da utroligt. Det er det også, men det er ikke bare utroligt, det er også forkert. I den seneste tid har vi her på ScienceBlog.dk været lidt efter videnskabsjournalister med indlæg som Journalister er nødvendige for naturvidenskaben og De dødsensfarlige asteroider slår til igen. Her kommer endnu et indlæg i rækken.

Hele historien starter, fordi NASAs Mars-rover Curiosity har taget et billede af en bunke sten, hvoriblandt en af stenene angiveligt ligner en lårbensknogle. Det er det bare ikke, NASA skriver, at formen sandsynligvis er skabt af erosion fra vind eller vand.

Det er dette billede, der har vækket håb om liv i rummet hos alien-bloggerne. (Foto:NASA)
Dette er billedet, som har skabt hele historien. (Foto:NASA)

Videnskab.dk er et uafhængigt nyhedmedie med fokus på videnskabelig forskning. Deres vision er at gøre befolkningen klogere ved at skabe større interesse for videnskab. Som de selv skriver:

“Videnskab.dk er et uafhængigt nyhedsmedie med fokus på forskning

Redaktionen leverer daglige forskningsnyheder og andet indhold, der med afsæt i videnskabens verden giver brugerne en aha-oplevelse og gør dem klogere. Vi dækker forskningen bredt – fra kultur og samfund til teknologi og naturvidenskab. 

Vores vision er at gøre befolkningen klogere ved at skabe større interesse for videnskab – og det at vide noget – i samfundet generelt og i særlig grad hos de unge.

Videnskab.dk skrives og redigeres af en uafhængig redaktion.”

Det lyder meget smukt. Nu mangler de bare at efterleve det fine budskab. I artiklen skrevet af Anne Marie Lykkegaard er der gået noget galt. Det virker som om, skribenten prøver at skabe en stor sensation ud af ingenting. Det kunne umiddelbart bare afskrives som en smutter, måske med en undskyldning a la: ”Okay, det viste sig ikke at være en alienknogle alligevel.” Men det holder bare ikke, når skribenten allerede i artiklen skriver, at det ikke er en alienknogle. Skribenten venter bare knap 200 ord, før hun løfter sløret og fortæller, at den historie hun lige har skrevet, slet ikke er rigtig. Hun nævner nemlig selv, at NASA skriver i en meddelelse på deres hjemmeside, at der ikke kan være tale om en lårbensknogle.

For at være fair vil jeg give forfatteren, at NASA bare er en kilde ud af flere. Hun har nemlig også en kilde, der mener, at der er tale om en lårbensknogle fra en alien, nemlig en blogger fra abovetopsecret.com med navnet amazing.  Jeg vil bare mene, at NASA i denne sammenhæng virker som en mere pålidelig kilde end amazing, men hvad mener I?

De DØDSENSFARLIGE asteroider slår til igen

I lørdags havde jeg en dårlig dag. Jeg kom til at besøge Politikens hjemmeside og fandt en historie med overskriften: “Kæmpe asteroide truer med at udrydde os i 2880” (og så var jeg desuden slemt forkølet – men det skal det ikke handle om her).

Nu kunne man tro at min dag blev ødelagt fordi jeg gik rundt og gruede for Jordens undergang om 800 år, men man må tro om igen. Næ, min dag var ødelagt fordi Politikens historie er helt igennem misledende, sensationalistisk og elendig.

Selvfølgelig ved jeg godt, at den stakkels journalist på Ritzau sikkert har fået 5 minutter lige inden deadline til at koge noget suppe på en historie fra britiske the Telegraph, som allerede dér var styg. Og jeg véd at den fremgangsmåde ikke er usædvanlig. Mit ærinde her er derfor heller ikke at hænge hverken journalisten, Ritzau, Politiken eller den konkrete historie ud som unikt dårlig.

Men miséren ER en ganske nydelig demonstration af, at fornuftig videnskabsformidling sjældent harmonerer med pressens krav om dagsaktualitet og at videnskabsjournalistik uden videnskabsjournalister ofte gør mere skade end gavn. Desuden gemmer der sig faktisk en rigtig god forskningshistorie nede under vrøvlet. Så hæng ved, kære læser. Der ér guld for enden af regnbuen, selvom det bliver langt og uden mange billeder, jeg lover det !

Hvorfor var dette her overhovedet en nyhed lige i lørdags ? Jo, det var det fordi en gruppe forskere ved University of Tennessee offentliggjorde en artikel i Nature i torsdags, som ledte til historien i Telegraph fredag og derfra til historien i Politiken lørdag.

Hvad var det så artiklen i Nature handlede om?

Det var ikke opdagelsen af asteroiden (29075) 1950 DA. Den blev, som navnet antyder, opdaget i 1950. Efter opdagelsen i 1950 blev asteroiden i øvrigt ikke set igen før år 2000. Det er slet ikke så nemt at se disse meget små objekter over de gigantiske afstande i Solsystemet.

Havde forskerne fra Tennessee beregnet, at risikoen for at asteroiden skulle ramme Jorden i 2880 var 1 i 300, som Politiken og Telegraph skrev ? Nej, det tal stammer fra en artikel i Science i 2002 kort efter genopdagelsen. Det seneste (og dermed gyldige) estimat, som er fra  2013, er 1 ud af 4000, så I kan ånde lettet op. Det tal, som Politiken og Telegraph vinkler på er 10 år gammelt og en faktor 10 forkert. Ups.

1950DA

Radarbillede af asteroiden (29075) 1950 DA fra Arecibo radioteleskopet, 4. marts 2001. 

1 ud af 4000 er stadig en betydelig risiko. 1950 DA ligger nummer 2 når man rangordner asteroider efter Palermo-skalaen over potentielle meteornedslag. Palermo-skalaen sammenligner risikoen for en kollision med én bestemt asteroide med den samlede risiko for at støde sammen med en asteroide af den givne størrelse i årene inden det potentielle nedslag.

DA 1950 har en værdi på -0.83 hvilket betyder at risikoen for en kollision med denne asteroide om 800 år er 10^(-0.83) = 14% af risikoen for at ramme en tilsvarende asteroide engang i løbet af de 800 år. Værdierne på Palermo-skalaen fortolkes med ord, sådan at tal under -2 betyder “ingen grund til ekstra bekymring”. Tal mellem -2 og 0 betyder “hold lige ekstra øje med denne her” (dem er der 3 af) og tal over 0 betyder “grund til bekymring” (dem er der ingen af). Så: Lad os holde lidt ekstra øje med denne her, men ikke ligge vågne om natten. Fint nok.

Men artiklen i Nature i torsdags handlede om noget helt andet. Og før jeg kommer til det må jeg lige en lille omvej, eller to.

(29075) 1950 DA roterer hurtigt om sig selv. Ét døgn er kun 2 timer og 7 minutter. Dét i sig selv var kendt og er ikke unikt, men gælder for mange små asteroider. Mange af dem roterer faktisk så hurtigt at deres svage tyngdekraft er SVAGERE end centrifugalkraften på ækvator. Med andre ord: Hvis du stod på ækvator ville du blive kastet ud i rummet af centrifugalkraften. Normalt fortolker man det sådan, at disse små asteroider er solide klippeblokke, som holdes sammen ikke af tyngdekraften men af de (meget stærkere) kræfter som nu engang holder en sten sammen. De elektriske kræfter (ionbindinger og kovalente bindinger) mellem atomerne i de forskellige mineraler, som danner stenen.

Mange ANDRE mindre asteroider, er derimod ikke solide klippeblokke, men såkaldte “rubble piles” eller “grusbunker”. Det er asteroider som engang er blevet splintret til klippeblokke, grus og støv ved sammenstød, og som nu kun holdes sammen af tyngdekraften. Disse grusbunker har ofte ganske høj porositet. 50% er ikke ualmindeligt, hvilket vil sige at halvdelen af asteroiden består af tomt rum mellem de forskellige klippeblokke, sten og sandskorn eller støvkorn.

Itokawa4

Asteroiden 25143 Itokawa, observeret af den Japanske Hayabusa-rumsonde. Itokawa er én af mange asteroider, som er såkaldte “rubble piles” eller “grusbunker”.      

Så her kommer nyheden i artiklen fra Nature: Forskerne fra Tennessee har bestemt massetætheden på (29075) 1950 DA og fundet 1.7 gram per kubikcentimeter. Det er på den ene side for lidt til at tyngdekraften alene kan holde sammen på asteroiden, men på den anden side også alt for lidt til at asteroiden kan være en solid sten. Den må være en grusbunke med porositet omkring 50%. Så asteroiden er alt for let til at være en solid klippeblok men roterer for hurtigt til at tyngdekraften kan holde sammen på den. Noget andet må hjælpe med til at holde sammen på den. Og hvad det “noget andet” er, det kommer vi til lige om lidt.

Men hov, vent, hvordan bestemmer man overhovedet massetætheden af en asteroide ?  Normalt finder man massen af et objekt i Solsystemet ved at se på tyngdekraften FRA dette objekt på et andet, mindre objekt. Planeters masser kan beregnes ud fra deres måners bevægelser og en asteroides masse kan bestemmes hvis man for eksempel har en rumsonde i nærheden af den. Hvis man så også kender størrelsen (fra billeder) så har man massetætheden. MEN en asteroide som driver rundt helt for sig selv som denne hér gør er ikke så nem at få skovlen under. Der må mere kreative metoder til.

I dette tilfælde har man kigget på den såkaldte Yarkovsky effekt. Det er en svag kraft, som påvirker banen for små legemer i Solsystemet. Effekten opstår fordi asteroiden roterer hvilket skaber en asymmetrisk varmestråling i forhold til dens bevægelsesretning. Sagt på menneskesprog: Der er varmere om eftermiddagen end om formiddagen og der er varmere om aftenen efter solnedgang end om morgenen før solopgang. Der kommer altså mere varmestråling fra den varmere eftermiddag/aften-side end fra den koldere morgen/formiddag- side. Når asteroiden udsender varmestråling mærker den en uhyre svag kraft i den modsatte retning på grund af impulsbevarelsen. “Rekylet” fra varmestrålingen, simpelthen. Hvis asteroiden roterer sådan at aftensiden vender fremad i bevægelsesretningen vil den blive bremset ned en lillebitte smule af rekylet fra varmestrålingen. Omvendt, hvis den vender den koldere morgenside fremad vil den varmere aftenside skubbe lidt bagpå. Effekten er lille, men er ikke desto mindre kraftig nok til at være den mest betydelige kilde til usikkerhed når det handler om at bestemme banen 800 år frem i tiden.

Forskerne fra Tennessee har kigget på ændringer i asteroidens bane siden 1950 og sammenlignet med den modellerede Yarkovsky-effekt. Heri indgår asteroidens massetæthed både fordi den påvirker varmeledningsevnen og dermed varmestrålingen og fordi asteroidens reaktion på kraften afhænger af den samlede masse. Ud af denne analyse kom altså tallet 1.7 gram per kubikcentimeter for tætheden af (29075) 1950 AD. For let til at være en klippeblok men også for let til at være holdt sammen af tyngdekraften.

Hvad i alverden holder så sammen på den?

Politiken har svaret: “asteroiden udvikler nogle kræfter, der kaldes van der Walls (sic !), og som er med til at holde sammen på 1950 DA.

Det er så på én gang rigtigt og helt forkert. For det første hedder de van der Waal, ikke van der Wall – men det kan jo smutte. For det andet er der ikke tale om nogle mystiske asteroide-kræfter, men om et helt generelt fænomen i fysisk kemi.

Van der Waals -kræfter er summen af de elektriske kræfter, der virker mellem molekyler, udover de kovalente bindinger og elektrostatiske kræfter fra ladede ioner. Altså summen af en række mindre elektriske effekter udover de stærke kræfter, som holder de enkelte molekyler eller faste stoffer sammen.

For eksempel: Nogle molekyler er polære, altså de er har lidt positiv elektrisk ladning i den ene ende og lidt negativ elektrisk ladning i den anden ende. Hvis to polære molekyler er i nærheden af hinanden og vender rigtigt (så den ene vender den negative ende mod den andens positive ende) så vil der være en tiltrækning mellem dem og det er et eksempel på en van der Waals kraft.

Den slags kræfter er medvirkende til at fint støv har en tendens til at klumpe sammen. Tænk på, hvordan mel klistrer til bordet eller kaffepulver til kanten af kaffedåsen. I et helt tørt miljø – som ude i rummet – er det lidt anderledes fordi der ikke er vand til at få støvet til at klumpe og klistre. Til gengæld kan der typisk være meget statisk elektricitet, hvilket ikke strengt taget er en van der Waals kraft, men potentielt er en anden vigtigt effekt, der får støv på en asteroide til at klistre.

Så, igen, på menneskesprog:

Asteroiden (29075) 1950 DA er for let til at være en solid sten, men roterer for hurtigt til at den kan holdes sammen af tyngdekraften. Vi formoder at dens overflade på ækvator er domineret af fint støv og at den svage elektriske tiltrækning mellem støvkornene er med til at holde sammen på den.

Asteroiden roterer som sagt en gang på 2 timer og 7 minutter. 2 timer og 12 minutter er grænsen for, hvornår tyngdekraften lige præcis kan holde sammen på den. Så den roterer kun en lille smule for hurtigt, hvilket understreger at disse elektriske kræfter i støvet ikke er særligt stærke.

En interessant krølle på historien er at asteroiders rotation kan accelerere over tid på grund af den såkaldte YORP effekt. Det er en variant af Yarkovsky effekten (YORP står for: Yarkovsky-O’Keefe-Radzievskii-Paddack) hvor asymmetrisk varmestråling fra en asteroide med ujævn form også kan øge dens rotation. Man kan altså forestille sig at (29075) 1950 DA var en grusbunke som gradvist roterede hurtigere og hurtigere indtil sten og klippeblokke på dens ækvator simpelthen løftedes af den og svævede  lige så stille væk, mens støvet blev tilbage på grund af elektrisk tiltrækning mellem støvkorn.

Den sidste pointe er naturligvis at hvis en sådan asteroide kun lige nøjagtigt hænger sammen så skal der meget lidt til at sprænge den i stumper og stykker. Hvis man om 800 år får brug for at ændre dens bane skal man derfor tænke sig om før man skyder en raket ind i den og skal måske overveje alternative metoder til at ændre dens bane. Dette får Politiken også fuldstændig forvrøvlet til følgende, som slet ingen mening giver for mig:

I stedet foreslår der, at forskerne prøver at udvikle metoder, der kan pille ved asteroidens overflade for at forstyrre de kræfter, der holder sammen på den. Hvis de kræfter forsvinder, går den i stykker af sig selv, lyder teorien.

 – pointen er netop at man måske ikke har lyst til at asteroiden går i stykker på vej mod Jorden men hellere vil holde den samlet og skubbe let til dens bane. Under alle omstændigheder er den generelle regel med hensyn til truslen fra asteroider at jo før man opdager dem,  jo længere tid har man til at gøre noget ved det og jo mindre kraft behøver man påvirke med. Med 800 år skulle vi stå nogenlunde sikkert. Det er nok de asteroider, vi ikke har opdaget, som vi i højere grad skal bekymre os om.

Nu vil jeg gå hjem og pleje min forkølelse efter således at have sat tingene på plads. Det tog mig så også det meste af en arbejdsdag, hvilket en journalist på Ritzau jo ikke lige har en lørdag eftermiddag…

 

PS: Phil Plait fik også sin lørdag ødelagt